Vandens prizmė: švelnesnė dispersija nei stiklas

1 · Spėk

Vanduo turi žemesnį laužymo rodiklį (n ≈ 1.33) nei stiklas. Ar vandens pripildyta prizmė nukreipia šviesą mažiau nei ekvivalentiška stiklo prizmė?

• Taip — vandens žemesnis rodiklis reiškia mažiau lenkimo prie kiekvieno veido, tad mažiau bendrojo nuokrypio nei stiklo prizmei to paties smailumo kampo.
• Vandens prizmė nukreipia šviesą daugiau nei stiklas.
• Nuokrypis toks pat, kad bebūtų terpės rodiklis.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Vandens prizmė“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Ši vandens pripildyta prizmė turi smailumo kampą A = 60°, rodiklį n = 1.33.
2. Įjunk bendrojo nuokrypio rodmuo.
3. Nustatyk kritimo kampą kiekvienam bandymui ir užsirašyk bendrąjį nuokrypį.

3 · Rink duomenis

Braišyk nuokrypį δ (y ašis) prieš kritimo kampą θ₁ (x ašis) savo trims bandymams. Palygink mastelį su „Prizmė lenkia šviesą“ (krono stiklo) eksperimento.

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), tada δ = θ₁ + θ₄ − A, naudodamas n = 1.33. Palygink su lentele.
2. Palygink savo nuokrypio reikšmes su „Prizmė lenkia šviesą“ eksperimento (tas pats smailumo kampas, aukštesnis rodiklis). Paaiškink, kodėl vandens žemesnis rodiklis gamina mažesnį nuokrypį prie kiekvieno atitinkamo kritimo kampo.

5 · Išplėsk

1. Vaivorykštė iš esmės yra milijonai mažyčių sferinių vandens lašelių „prizmžių“, laužiančių ir vidiniu atspindžiu atspindinčių saulės šviesą. Paaiškink, kodėl vandens santykinai kukli dispersija (lyginant su stiklu) vis tiek gamina matomą, nors šiek tiek mažiau ryškią, vaivorykštės spektrą.
2. Per šį eksperimentą flintinė prizmė (n≈1.66), prizmė su balta šviesa / krono stiklas (n=1.5) ir vandens prizmė (n=1.33) sudaro aiškią tendenciją: tankesnės optinės terpės stipriau dispersuoja ir nukreipia šviesą. Paaiškink, kodėl ši tendencija seka tą pačią fiziką kaip „Visiškasis vidinis atspindys“ eksperimento ribinio kampo tendencija.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai